JP2009036212A

JP2009036212A - ブレーキキャリパー、及びブレーキ液冷却装置

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Publication number: JP2009036212A
Application number: JP2005111005A
Authority: JP
Inventors: Yukio Nishikawa; 幸男西川
Original assignee: SOPHIA KIKAKU KK
Current assignee: SOPHIA KIKAKU KK
Priority date: 2005-04-07
Filing date: 2005-04-07
Publication date: 2009-02-19
Also published as: WO2006109710A1

Abstract

【課題】ブレーキ液の放熱を促す構造のブレーキキャリパー、及びブレーキ液を積極的に冷却するブレーキ液冷却装置を提供する。
【解決手段】ブレーキキャリパー４は、シリンダー１内に供給されるブレーキ液の液圧によってピストン２を作動させるシリンダーピストンユニット３と、ブレーキ液を導入する熱交換チャンバ５と、熱交換チャンバ５を冷却するための空気を導入するエアダクト６とを備える。ブレーキキャリパー４によれば、ブレーキ液の温度上昇を直接的に抑制し、またブレーキ液の温度が上昇しても速やかに降下させられるので、ベーパーロック現象を未然に防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車、特にモータースポーツに使用される高性能自動車のディスクブレーキのブレーキキャリパー、及びそのブレーキ液を冷却するブレーキ液冷却装置に関する。

近年、自動車の高出力化に伴ない制動装置の役割は益々重要になり、１体のブレーキキャリパーに複数のシリンダーピストンユニットを設けることで、ブレーキパッドの大型化に有利な構造とし、更にはブレーキパッドをディスクロータに押付ける力の倍増が果たされている。このような開発動向が制動力の強化を専らとする一方、下記の特許文献に開示される技術は、ブレーキキャリパー内に冷却水を導入することにより、ブレーキパッドとディスクロータの摩擦熱を直に受けるシリンダーピストンユニットの冷却を試みたものである。
特表２００３−５２８２６２号公報

しかしながら、ブレーキキャリパー又はその構成部材の冷却は、フェード現象を抑止するには有効であるが、ブレーキ液がその沸点以上に加熱されて起こるベーパーロック現象の防止には、間接的な対策に過ぎない。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑みて成されたものであり、ブレーキ液の放熱を促す構造のブレーキキャリパー、及びブレーキ液を積極的に冷却するブレーキ液冷却装置を提供することを目的とする。

本発明に係るブレーキキャリパーは、シリンダーに挿入したピストンを、前記シリンダー内に供給されるブレーキ液の液圧によって作動させるシリンダーピストンユニットを備えるブレーキキャリパーであって、前記ブレーキ液を導入する熱交換チャンバと、該熱交換チャンバを冷却するための空気を導入するエアダクトとを備えることを特徴とする。

更に、本発明に係るブレーキキャリパーは、前記シリンダーピストンユニット、前記熱交換チャンバ、及び前記エアダクトをそれぞれ複数備えることを特徴とする。更に、本発明に係るブレーキキャリパーは、１６個の前記シリンダーピストンユニットを、互いに８個ずつ対向させたことを特徴とする。

また、本発明に係るブレーキ液冷却装置は、ブレーキ液を圧縮するマスターシリンダーと、前記ブレーキ液の液圧によりシリンダー内で作動するピストンを有するブレーキキャリパーとを接続する油圧回路の間に、前記ブレーキ液を導入する熱交換チャンバを介在し、該熱交換チャンバを熱伝達媒体により冷却することを特徴とする。

前記熱交換チャンバの容量が、前記マスターシリンダーに圧縮されて前記シリンダーへ流入する前記ブレーキ液の体積に相当することを特徴とする。

本発明に係るブレーキキャリパーを例えば自動車に装備した場合、そのドライバーがブレーキペダルを強く踏み込むと、ブレーキ液の液圧が著しく上昇し、急制動に伴なう過度の摩擦熱が発生する。一方、熱交換チャンバに導入されるブレーキ液と、エアダクトが熱交換チャンバを冷却するために導入する空気との間で、熱交換が行われるので、ブレーキ液の温度上昇を直接的に抑制し、またブレーキ液の温度が上昇しても速やかに降下させられる。従って、当該ブレーキキャリパーによれば、急制動が繰り返されても、ベーパーロック現象を未然に防止することができる。

また、シリンダーピストンユニットの個数を増やして制動力を強化する場合に、熱交換チャンバによる効率的な放熱を実現するために、熱交換チャンバ及びエアダクトの個数も増やすのが好ましい。即ち、例えば１６個のシリンダーピストンユニットを、互いに８個ずつ対向させた場合、これらの間に挟まれるディスクロータにブレーキパッドを押付けることにより強大な制動力を得られるが、制動時の摩擦熱も著しく増大するので、１つの熱交換チャンバから摩擦熱を放熱させるより、複数の熱交換チャンバに摩擦熱を分散する方が、その放熱に有利である。

また、本発明に係るブレーキ液冷却装置によれば、熱交換チャンバに導入されるブレーキ液と、熱交換チャンバを冷却する熱伝達媒体との間で熱交換が行われる。しかも、熱交換チャンバを、マスターシリンダーとブレーキキャリパーとの間に介在したことで、マスターシリンダーとブレーキキャリパーとの間のブレーキ液を効率良く冷却できる。例えば、制動時にドライバーがブレーキペダルを踏む力によってマスターシリンダー内でブレーキ液が圧縮されると、ブレーキ液が熱交換チャンバからマスターシリンダーへ流入する。このブレーキ液は、マスターシリンダーとブレーキキャリパーとの間で予め冷却されているので、ベーパーロック現象を効果的に防止することができる。

更に、本発明に係るブレーキ液冷却装置によれば、熱交換チャンバの容量が、マスターシリンダーに圧縮されてシリンダーへ流入するブレーキ液の体積に相当するので、熱交換チャンバで冷却されるブレーキ液の殆どが、ブレーキキャリパーのシリンダーへ流入する。従って、上記の通りベーパーロック現象を防止できるのに加え、熱交換チャンバで冷却されるブレーキ液の容量が最小限で済むので、ブレーキ液の冷却を一層効率良く行える。

本発明の実施形態に係るブレーキキャリパー、及びブレーキ液冷却装置を図面に基づき説明する。以下で、マスターシリンダー、ディスクブレーキ、又はその構成部材に係る要素について、自明の技術にはその通称を用いるとし、その図示又は説明は省略する。また、個々の実施例に共通の要素には、図中又は文中で同じ符号を用いる。

図１は、シリンダー１に挿入したピストン２を、シリンダー１内に供給されるブレーキ液の液圧によって作動させるシリンダーピストンユニット３を備えるブレーキキャリパー４を表している。同図には、ブレーキキャリパー４の片側部分に設けた６個のシリンダーピストンユニット３だけが表れているが、ブレーキキャリパー４は、１２個のシリンダーピストンユニット３を互いに６個ずつ対向させ、これらの間の隙間４０にディスクロータを進入させる。そして、ブレーキキャリパー４は、ディスクロータを挟む位置にそれぞれ配置される一対のブレーキパッドを、１２個のシリンダーピストンユニット３の作動に従って同ディスクロータに押付けることができる。

図２は、６個のシリンダーピストンユニット３が設けられたブレーキキャリパー４の片側部分の内部を表している。ブレーキキャリパー４の片側部分は、ブレーキ液を導入する２個の熱交換チャンバ５と、熱交換チャンバ５を冷却するための空気を導入する２箇所のエアダクト６とを備える。また、ブレーキキャリパー４の内部には、ブレーキ液の通路４１が形成され、総てのシリンダー１は通路４１を介して連通している。マスターシリンダーに通じるブレーキパイプは、ブレーキキャリパー４の適所に開放したポートを経て通路４１に接続しても良いが、熱交換チャンバ５に直結しても良い。

熱交換チャンバ５は、ブレーキ液をある程度溜められるタンクをブレーキキャリパー４の端部に形成したものである。このようなタンクは内部の表面積が広いため、ブレーキ液の放熱を促進できる。図示の熱交換チャンバ５は、それに隣接するシリンダー１から延出路４２を介して接続しているが、熱交換チャンバ５を通路４１の何処に接続しても良い。

エアダクト６は、ブレーキキャリパー４の端部を貫いて形成され、熱交換チャンバ５に対して所定厚みの薄肉部６０を隔てつつ、熱交換チャンバ５に沿うよう湾曲している。所定厚みとは、制動時のブレーキ液の液圧が加わっても撓みが生じない程度の剛性を確保できる肉厚である。この他、ブレーキキャリパー４の各部の寸法は、ブレーキキャリパー４の材質（マグネシウム合金、アルミニウム合金、チタン等）、更には鋳造、鍛造、又は切削（掘出し）等の製作工程に基づく物理的強度を考慮して適宜決められる。

以上に述べたブレーキキャリパー４を自動車に装備すると、例えば、ドライバーがブレーキペダルを踏む力によってマスターシリンダーでブレーキ液が圧縮されると、その分、シリンダー１から押出されるピストン２が、ブレーキパッドをディスクロータに押付ける。これにより、ブレーキペダルの踏力の強さ応じた制動力を得ることができる。

更に、ドライバーが急制動を行うためにブレーキペダルを強く踏み込めば、ブレーキ液の液圧が著しく上昇し、ブレーキパッドとディスクロータの摩擦による過度の摩擦熱が発生する。一方、自動車の走行に伴ないエアダクト６の入口６１から導入される空気が出口６２へ向って吹き抜ける過程で、上記の摩擦熱は、ブレーキ液に媒介されて熱交換チャンバ５に達し放熱されるので、ブレーキ液と空気の間で良好な熱交換が行われる。これにより、ブレーキ液の温度上昇を直接的に抑制し、またブレーキ液の温度が上昇しても速やかに降下させられるので、急制動が激しく繰り返されても、ベーパーロック現象を確実に防止することができる。

また、シリンダーピストンユニット３の個数を増やして制動力の強化を図ることは、自動車の高出力化に伴なう技術的要請であるのに対し、制動力の強化が摩擦熱の発生を更に増大する要因となるので、一度に放熱できる熱量を増やす必要がある。即ち、上記のように１２個のシリンダーピストンユニット３を、互いに６個ずつ対向させれば、強大な制動力を得られる。更に好ましくは、１６個のシリンダーピストンユニット３を、互いに８個ずつ対向させれば、一層強大な制動力を得られる。

このようにシリンダーピストンユニット３を増設する場合に、制動時の摩擦熱を２個以上の熱交換チャンバ５に分散して放熱させれば、ブレーキ液を一層効率良く冷却できる。従って、熱交換チャンバ５及びエアダクト６による放熱量を増やせば、シリンダーピストンユニット３の個数が多くても、ベーパーロック現象を確実に防止することができる。

図３は、本実施例に係るブレーキキャリパー７を表している。図４は、ブレーキキャリパー７の片側部分の内部を表している。熱交換チャンバ５は、複数に分岐した管路５１を主体とする。管路５１は全体として閉ループを成し、この中にブレーキ液をある程度溜めることができ、また内部の表面積が広くブレーキ液の放熱を促進できる。エアダクト６は、ブレーキキャリパー７の端部に、熱交換チャンバ５を収納するための空間を形成したものである。自動車の走行に伴ないエアダクト６の入口６１から導入される空気が出口６２へ向って吹き抜ける過程で、管路５１の表面の全体が空気に接触する。これにより、ブレーキ液と空気の間で良好な熱交換が行われる。この他の作用又は効果については実施例１と同様である。

また、図５（ａ）に示すように、湾曲した１本の管路５１をブレーキキャリパー７の端部に形成し、この１本の管路５１に沿わせてエアダクト６を湾曲させても良い。或いは、図５（ｂ）に示すように、１本の管路５１をブレーキキャリパー７の端部で蛇行させるよう形成しても良い。図６はブレーキキャリパー７の外観を示す側面図である。同図には、熱交換チャンバ５、エアダクト６の入口６１、及び出口６２が表れないので、それぞれに対応する位置に符号を付している。

図７に示すように、ブレーキ液冷却装置８は、ブレーキ液を圧縮するマスターシリンダー９と、ブレーキ液の液圧によりシリンダー１内で作動するピストン２を有するブレーキキャリパーとの間に、ブレーキ液を導入する熱交換チャンバ５を介在し、熱交換チャンバ５を熱伝達媒体により冷却するものである。

本実施例のブレーキキャリパーには、実施例１，２と同様のブレーキキャリパー４，７を適用できるので、その図示は省略し１個のシリンダーピストンユニット３のみを図示する。また、シリンダーピストンユニット３と熱交換チャンバ５は、説明の便宜により互いに離して配置しているが、両者はできるだけ接近させるのが好ましい。熱交換チャンバ５は、ブレーキ液がシリンダー１に到達する直前に、ブレーキ液をある程度溜められるタンク又は管路５１を設けたものである。上記の熱伝達媒体とは、自動車の走行に伴ない熱交換チャンバ５の近傍を流れる空気、或いはラジエータの内外を循環する冷却水である。

例えば、制動時にドライバーがブレーキペダル１０を踏む力によってマスターシリンダー９内でブレーキ液が圧縮されると、ブレーキパイプ９１内のブレーキ液が熱交換チャンバ５からシリンダー１へ流入しながら、ブレーキペダル１０の踏力はブレーキ液を介してピストン２まで伝達される。ここで「流入」とは、マスターシリンダー９で圧縮されたブレーキ液が、マスターシリンダー９からシリンダー１に至る経路で収縮する分、シリンダー１へ押込まれることを概ね意味する。ピストン２の工程が短いディスクブレーキでは、その工程体積がシリンダー１へ流入するブレーキ液の量に占める割合は小さい。

一方、上記の熱伝達媒体として空気を利用する場合、タンク又は蛇行させた管路５１の外面に冷却フィン５２を設ける。或いは、熱伝達媒体として冷却水を利用する場合、タンク又は管路５１に冷却水の循環路を近接させる。これにより、熱交換チャンバ５に導入されるブレーキ液と、熱交換チャンバ５を冷却する熱伝達媒体との間で良好に熱交換が行われるので、ブレーキ液を効率良く冷却することができる。

以上のように、ブレーキ液冷却装置８によれば、ブレーキキャリパーのシリンダー１へ流入するブレーキ液が、マスターシリンダー９とシリンダー１との間で予め冷却されているので、ベーパーロック現象を効果的に防止することができる。

また、熱交換チャンバ５の容量は、マスターシリンダー９に圧縮されてシリンダー１へ流入するブレーキ液の体積に相当することが望ましい。この場合、上記の通りベーパーロック現象を防止できるのに加え、熱交換チャンバ５で冷却されるブレーキ液の容量が最小限で済む。言い換えると、シリンダー１へ流入することのないブレーキ液を余計に冷却しないで済むので、ブレーキ液の冷却を一層効率良く行うことができる。

尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々なる改良、修正、変形を加えた態様で実施できる。例えば、シリンダーピストンユニット３、熱交換チャンバ５、又はエアダクト６の個数は何ら限定されるものではない。また、複数のシリンダーピストンユニット３の総てが同じサイズ（ピストン径）でなくても良く、相互にサイズを違えても良い。或いは、シリンダーピストンユニット３を１個だけ備えるフローティングキャリパーに、熱交換チャンバ５とエアダクト６を設けても良い。

また、ブレーキキャリパー４，７にエアダクト６の入口６１と出口６２をそれぞれ開放する位置は、特に限定されるものではなく、ブレーキキャリパー４，７を自動車に装備する姿勢を勘案して定めれば良い。或いは、自動車の走行に伴なう空気の流れが車輪等に遮られ、ブレーキキャリパー４，７の周囲で空気が流れ難くなる傾向がある。例えば、車輪に対して自動車の走行方向の前側に、ブレーキキャリパー４，７を配置する場合が考えられる。

このような場合、ブレーキキャリパー４を例に述べると、図８に示すように、ブレーキキャリパー４の一部を延出し、その先端に交換チャンバ５を収納すると共に、エアダクト６の入口６１と出口６２を形成すれば良い。同図には、延出路４２、熱交換チャンバ５、エアダクト６の入口６１、及び出口６２が表れないので、それぞれに対応する位置に符号を付している。

本発明の技術は、自動車に限らず、自動二輪車、列車、又は飛行機の車輪の制動装置にも適用できる。

本発明の実施例１に係るブレーキキャリパーの斜視図。本発明の実施例１に係るブレーキキャリパーの片側部分の要部を破断した断面図。本発明の実施例２に係るブレーキキャリパーの斜視図。本発明の実施例２に係るブレーキキャリパーの片側部分の要部を破断した断面図。（ａ）は本発明の実施例２に係るブレーキキャリパーの要部の変形例を示す断面図、（ｂ）はその更なる変形例を示す断面図。本発明の実施例２に係るブレーキキャリパーの側面図。本発明の実施例３に係るブレーキ液冷却装置の概略図。本発明の実施例１に係るブレーキキャリパーの変形例の概略図。

符号の説明

１：シリンダー
２：ピストン
３：シリンダーピストンユニット
４，７：ブレーキキャリパー
５：熱交換チャンバ
６：エアダクト
８：ブレーキ液冷却装置
９：マスターシリンダー

Claims

シリンダーに挿入したピストンを、前記シリンダー内に供給されるブレーキ液の液圧によって作動させるシリンダーピストンユニットを備えるブレーキキャリパーであって、前記ブレーキ液を導入する熱交換チャンバと、該熱交換チャンバを冷却するための空気を導入するエアダクトとを備えることを特徴とするブレーキキャリパー。
前記シリンダーピストンユニット、前記熱交換チャンバ、及び前記エアダクトをそれぞれ複数備えることを特徴とする請求項１に記載のブレーキキャリパー。
１６個の前記シリンダーピストンユニットを、互いに８個ずつ対向させたことを特徴とする請求項２に記載のブレーキキャリパー。
ブレーキ液を圧縮するマスターシリンダーと、前記ブレーキ液の液圧によりシリンダー内で作動するピストンを有するブレーキキャリパーとを接続する油圧回路の間に、前記ブレーキ液を導入する熱交換チャンバを介在し、該熱交換チャンバを熱伝達媒体により冷却することを特徴とするブレーキ液冷却装置。
前記熱交換チャンバの容量が、前記マスターシリンダーに圧縮されて前記シリンダーへ流入する前記ブレーキ液の体積に相当することを特徴とする請求項４に記載のブレーキ液冷却装置。